Le rôle de la cytidine désaminase dans le contrôle du stress réplicatif et de la résistance des cellules cancéreuses pancréatiques aux agents ciblant l'ADN

Cytidine deaminase (CDA) is involved in the pyrimidine salvage pathway, by converting cytidines and deoxycytidines into uridines and deoxyuridines, for DNA and RNA synthesis. Loss of CDA induces genomic instability in Bloom Syndrome, and CDA overexpression is associated with tumor resistance to chemotherapy with deoxycytidine analogs. We recently found that CDA is overexpressed in pancreatic adenocarcinoma, a disease with no cure for advanced stages, and that CDA depletion in experimental models strongly inhibits cell proliferation and tumor progression, in the absence of chemotherapy, suggesting a new role of CDA per se in pancreatic tumor progression. In the present work, we found that CDA expression is associated with gene set enrichment in DNA replication signature, in both patient PDAC tumors and experimental models. We further demonstrate that CDA localizes at replication forks, increases replication fork speed and restart efficacy. These effects are strictly dependent on CDA deaminase activity. Hence, we found that CDA expression is inversely correlated with the level of replicative cells in PDAC cells, and that CDA targeting is associated with gene set enrichment of ATR pathway activation in response to replication stress signature and CHK1 protein activation. Next, we demonstrate that CDA preserves genomic stability of PDAC cells, as CDA expression is inversely correlated with micronuclei formation and DNA damage transfer to daughter cells. In the Cancer Cell Lines Encyclopedia, CDA expression is associated with resistance to drug targeting DNA synthesis. Functional studies demonstrate that overexpressing CDA, but not CDA catalytically inactive mutant, protects PDAC cell lines from camptothecin, a topoisomerase inhibitor. To gain further insights into the clinical potential of such finding, we targeted CDA expression in primary cells from patient with PDAC and found that CDA is essential to primary cell growth. Last, CDA targeting strongly sensitizes primary cells to treatment by oxaliplatin, that forms platinum-DNA adducts, in vitro and in vivo as the combination decreases tumor progression. Taken together, our results reveal for the first time that CDA controls the level of DNA replication stress, replication stress level and genomic stability of PDAC cells in proximity with DNA replication fork, and that CDA protects PDAC cells from drugs inducing DNA replication stress. Thus, our work stems for new strategies based on CDA targeting to defeat PDAC resistance to treatment and create new therapeutic opportunities.La cytidine désaminase (CDA) est impliquée dans le recyclage des pyrimidines, en convertissant les cytidines et désoxycytidines en uridines et désoxyuridines, essentielles pour la synthèse d'ADN et d'ARN. La perte de CDA induit de l'instabilité génétique dans le syndrome de Bloom, et sa surexpression est associée à la résistance des tumeurs aux chimiothérapies à base d'analogues de désoxycytidine. Nous avons récemment découvert que la CDA est surexprimée dans les adénocarcinomes pancréatiques (PDAC), une maladie sans traitement curatif aux stades avancés et prédite comme la seconde cause de décès par cancer d'ici 2040. La perte de CDA dans des modèles expérimentaux de PDAC inhibe fortement la prolifération cellulaire et la croissance tumorale, en absence de chimiothérapie, suggérant un nouveau rôle de la CDA dans la progression des tumeurs pancréatiques. Dans ce travail de thèse, nous avons trouvé que l'expression de la CDA est associée à un enrichissement des gènes de la signature de réplication de l'ADN, dans des tumeurs pancréatiques de patients et des modèles expérimentaux. Nous démontrons ensuite que la CDA est localisée aux fourches de réplication, augmente la vitesse et l'efficacité de redémarrage des fourches de réplication. Ces effets sont strictement dépendants de l'activité désaminase de la CDA. Nous avons ensuite découvert que l'expression de CDA corrèle inversement avec le niveau de stress réplicatif des cellules et que sa déplétion est associée à l'activation la voie ATR en réponse au stress réplicatif (données transcriptomiques) et l'activation de la protéine CHK1. De plus, nous montrons que la CDA limite l'instabilité du génome, étant donné que l'expression de CDA corrèle négativement avec la formation de micronoyaux et la transmission des dommages aux cellules filles. Dans l'encyclopédie des lignées cancéreuses (CCLE), l'expression de CDA est associée à la résistance aux agents thérapeutiques ciblant l'ADN. Des études fonctionnelles montrent que la surexpression de la CDA, mais pas la CDA mutante catalytiquement inactive, protège les cellules PDAC contre la camptothécine, un inhibiteur de topoisomérase. Pour montrer le potentiel clinique de ces travaux, nous avons ciblé la CDA dans des cellules primaires de PDAC et avons trouvé que la CDA est nécessaire à la croissance des cellules primaires. Enfin, le ciblage de la CDA sensibilise ces cellules primaires à l'Oxaliplatine, inducteur d'adduits d'ADN, in vitro et in vivo étant donné que la combinaison diminue la progression tumorale. L'ensemble de nos résultats révèle pour la première fois que la CDA régule le niveau de stress réplicatif à proximité de la fourche de réplication, et qu'elle protège les cellules PDAC des agents induisant du stress réplicatif. Ainsi, ce travail de thèse propose de nouvelles stratégies thérapeutiques prometteuses basées sur le ciblage de la CDA pour combattre les résistances aux traitements dans le PDAC et créer de nouvelles opportunités thérapeutiques